JP4725469B2 - 平型画像表示モジュール - Google Patents

Description

この発明は、スピーカ装置を備える平型画像表示モジュールに関する。

近年、携帯電話機等のモバイル機器のディスプレイとして、液晶表示パネルや有機ＥＬディスプレイ等の小型薄型化に好都合な平型画像表示パネル（以下、ＦＰＤ（Flat Panel Display）という）が多用されている。

一方、携帯電話機は単なる電話機からテレビやＰＤＡ（Personal Data Assistants ）等の機能を備えた複合機として進化しつつあり、そのようなモバイル機器に用いられるディスプレイとしては、単に映像を表示するだけでなく音声を発するスピーカ装置も必要とされる。

スピーカ装置を備えたモバイル機器のＦＰＤの一例として、特許文献１に示されるような車載用液晶表示パネルが知られている。
特開昭６２−２３１８４７号公報

上述の車載用液晶表示パネルでは、映像表示ディスプレイとスピーカ装置が機器の前面に並設されている。このようにスピーカ装置を機器前面の映像表示ディスプレイに並設すると、機器全体の面積が大きくなり、小型化の要求に逆行することとなり、携帯電話機のような薄型化と小型化が共に要求されるモバイル機器のディスプレイとしては適さない。

そこで、スピーカ装置を映像表示ディスプレイの背面に設置して全体の面積の増大を回避した表示モジュールが提案されているが、この場合、表示ディスプレイの背面を振動させるために表示不良を発生させ易く、また、音波が表示モジュールの背面側に放出されるためにディスプレイの前側（表示モジュール正面側）に位置する表示の観察者に対しクリアな音声を提供できないという問題があった。

本発明の目的は、スピーカ装置を備えるにも拘わらず小型薄型で且つ良好な品質の表示を観察しつつクリアな音声を聴取できる平型画像表示モジュールを提供することである。

本発明の平型画像表示モジュールは、平型画像表示パネルと、前記平型画像表示パネルの表示の観察側とは反対側の背面側に設置され、印加電圧に応じて振動する圧電フィルムの両面に一対の電極を導通設置してなる圧電式音源素子と、前記圧電式音源素子から発振される音波を表示の観察側に導く導音路と、前記画像表示パネルと前記圧電式音源素子を収納するケースと、前記画像表示パネルの背面と前記圧電フィルムの前記背面に対向する表面における全周縁との間に介装され、閉じられた空間を囲繞形成する第１のスペーサと、前記圧電フィルムの裏面周縁と前記ケースとの間に介装され、囲繞形成した空間を前記導音路に連通させる切欠き部を備える第２のスペーサとを有することを特徴とするものである。

本発明の平型画像表示モジュールによれば、画像表示パネルの背面に設置された圧電式音源素子における圧電フィルムの表、裏両側に発振される音波のうちの裏側（外装ケースに対向する後側）に発振される音波を選択的に導音路を介してモジュールの正面側に導く構成としたから、画像表示パネル背面部の光反射シート等を音波により振動させて表示不良を発生させることなく、音波がモジュール正面側に効率良く導びかれ表示を観察しつつクリアな音声の聴取が可能となる。

図１は本発明の一実施形態としての液晶表示モジュールを示す斜視図で、図２はそのII−II線断面図、図３はその分解斜視図である。

本実施形態の液晶表示モジュールは、図３に示されるように、大略、液晶表示ユニット１、バックライトユニット２、音源ユニット３、及び外装ケース４とで構成されている。

液晶表示ユニット１は、パネルケース１１内に液晶表示パネル１２が収納されてなり、その液晶表示パネル１２は、図２に示されるように電極（不図示）がそれぞれ形成された一対の矩形をなすガラス基板１２１、１２２を、それぞれの電極形成面を対向させて枠状シール材（不図示）により所定の間隙を保って接合し、枠状シール材で囲まれたガラス基板１２１、１２２間に液晶（不図示）を封入して、構成されている。パネルケース１１には、表示を観察するための窓１１１が穿設されている。そして、液晶表示パネル１２には、外部駆動制御回路基板（不図示）から液晶を駆動するための制御信号電圧を供給するフレキシブル配線基板１３が、導通接合されている。

液晶表示ユニット１の表示の観察側とは反対側の背面側には、バックライトユニット２が設置されている。バックライトユニット２は、実質的に透明な矩形板からなる導光板２１と、導光板２１の一端面（光入射端面）に対向配設された点光源素子としてのＬＥＤ（Light-Emitting Diode）２２、ＬＥＤ２２に対する給電配線回路が形成された回路基板２３、及び導光板２１の光出射面（液晶表示パネル１２に対向させる前面）に積層配置された光学シート積層体２４、導光板２１の後面に配置されている光反射シート２５等で構成されている。本実施形態においては、３個のＬＥＤ２２が導光板２１の光入射端面に対し均等に対向配設され、これら３個のＬＥＤ２２は回路基板２３に直接搭載されている。また、光学シート積層体２４は、図２に示されるように、光の出射方向を揃える２枚のプリズムシート２４１、２４２と光拡散シート２４３が導光板２１の光出射面上に順次積層配置されてなる。

バックライトユニット２の背面側には、音源ユニット３が設置されている。音源ユニット３は、円板状の圧電セラミック板３１と、その両面にそれぞれ導通貼着された一対の短冊状薄膜電極３２ａ、３２ｂ、圧電セラミック板３１とバックライトユニット２間に介装される第１のスペーサとしての円環スペーサ３３、圧電セラミック板３１と外装ケース４間に介装される第２のスペーサとしての欠円環スペーサ３４、及び圧電セラミック板３１に薄膜電極３２ａ、３２ｂを介して音源信号電圧を印加するための配線が形成された音源信号入力用フレキシブル配線基板３５からなる。

ここで、円環スペーサ３３と欠円環スペーサ３４は、それぞれ、ウレタンフォーム等の弾性材料で形成され、前記圧電セラミック板３１の周縁部を弾性的に保持しており、以下の第１〜第３の効果を得るために介設されている。

その第１の効果は、圧電セラミック板３１が振動する際の振幅よりも大きい間隙を充分に確保するためのスペーサとしての効果である。

第２の効果は、圧電セラミック板３１の振動を他の部材に伝えないためのクッションとしての効果である。特に、本実施形態のような液晶表示モジュールの場合、液晶表示パネル１２に振動が伝わって表示不良を発生させるのを防止する。

そして、第３の効果は、圧電セラミック板３１が振動することによりその両面から発振される各音波を分離するセパレータとしての効果である。この場合、圧電セラミック板３１の前面（バックライトユニットの光反射シート２５との対向面）に設置されたスペーサ３３は、圧電セラミック板３１の前面から発生する音波を封じ込めるために円環状に形成されその前面を全周にわたり囲繞している。これに対して、圧電セラミック板３１の後面に設置された欠円環スペーサ３４は、円環リングの一部を切欠いて開口部３４１を設けた欠円環状に形成され、後面から発振される音波を伝播させるべき方向にその開口部３４１を位置させて設置されている。すなわち、欠円環スペーサ３４の開口部３４１は、この欠円環スペーサ３４によって圧電セラミック板３１とケース底面４１との間に囲繞形成された空間を後述する導音路に連通させており、これにより、圧電セラミック板３１の後面から発振される音波が開口部３１１から導音路に伝播され、表示を観察する正面側でクリアな音声が得られる。

そして、圧電セラミック板３１の前面を円環スペーサ３３で囲繞して閉空間を形成し、圧電セラミック板３１の前面から発振される音波を封じ込む構成としたから、バックライトユニット２の圧電セラミック板３１の前面に対向する光反射シート２５の前記前面から発振される音波による共振現象が抑制され、その結果、液晶表示ユニット１における画像の表示不良等の発生が回避される。

また、上述したように円環スペーサ３３により音波を閉じ込めて光反射シート２５の共振を抑制することにより、光反射シート２５が共振することによって生じる帯電を防止し、前記光反射シート２５に帯電した電荷による圧電セラミック板３１の異常振動が発生することもない。

音源信号入力用フレキシブル配線基板３５は、ポリイミドフィルム等の絶縁樹脂フィルムをベースフィルム３５１とし、このベースフィルム３５１の片側表面に２本の配線３５２、３５３が銅箔をフォトリソグラフィーによりパターニングして形成されている。各配線３５２、３５３の両端には、それぞれ、接続端子３５２ａ、３５２ｂと接続端子３５３ａ、３５３ｂが形成されている。これら配線３５２、３５３の一方の各接続端子３５２ａ、３５３ａには、圧電セラミック板３１の両面にそれぞれ一端部が導通貼着されている一対の薄膜電極３２ａ、３２ｂの各他端部が半田接合される。そして、この音源信号入力用フレキシブル配線基板３５は、その配線形成面をバックライトユニット２に対向させる配置でその背面側に設置されている。

上述した液晶表示ユニット１、バックライトユニット２、及び音源ユニット３は、外装ケース４に収納されている。本実施形態の外装ケース４は、板金材を加工したものであり、大略、液晶表示ユニット１及びバックライトユニット２を嵌め込み収納可能な平面外形を備える上面開放型の矩形箱状に形成されている。この外装ケース４の底板４１の中央部には、長手方向全長にわたり延在させた矩形の凹部４１１が形成されている。この凹部４１１には音源ユニット３が収納装着される。

そして、外装ケース４の４方の側板のうちの、凹部４１１に装着された音源ユニット３における欠円環スペーサ３4の開口部３４１が対向する側板４２には、音波を導く導音路を形成するための凸部４２１が形成されている。この凸部４２１は、底板４１の凹部４１１の一方の端部に対応させて設けられており、従って、前記凹部４１１と前記凸部４２１の両空間は連通している。

なお、一対の長手方向側板のうちの一方の側板４３には、２個の開口４３１、４３２がそれぞれ所定長にわたり形成されている。これら開口４３１、４３２は、それぞれ、液晶表示パネル１１に接合されたフレキシブル配線基板１３及び音源ユニット３の音源信号入力用フレキシブル配線基板３５を、外装ケース４外に引き出すための開口である。

上述のように形成された外装ケース４には、図２に示されるように、音源ユニット３が装着されている。この場合、音源信号入力用フレキシブル配線基板３５のベースフィルム３５１における配線３５２、３５３が形成されていない後面が外装ケース４の底板４１に接する配置で装着されている。これにより、配線３５２、３５３のうちでも絶縁コート膜（不図示）が被着されていない接続端子３５２ａ、３５３ａ等が導電体の板金材で形成された外装ケース４とショートし、音源となる信号電圧が外装ケース４にリークするのが防止される。

上記音源ユニット２が装着された外装ケース４には、その上にバックライトユニット２と液晶表示ユニット１が順次嵌め込み収納されている。この状態において、側板４２の凸部４２１と収納されたバックライトユニット２及び液晶表示ユニット１の対応する側の各端面とで、導音路５が囲繞形成されている。この導音路５は、圧電セラミック板３１が振動することによりその後面から発振される有用な音波を欠円環スペーサ３４の開口部３４１から液晶表示パネル１１の前面（モジュール正面）側に導くために設けられている。従って、圧電セラミック板３１が入力信号電圧に応じて振動することによりその後面から発振される音波は、欠円環スペーサ３４の開口部３４１から導音路５内に進行し、この導音路５内を伝播する間に或る程度音圧（音量）が増幅されて液晶表示パネル１１の表示面（前面）側に放出される。これにより、本液晶表示モジュールの視聴者は、液晶表示パネル１１に表示される映像を観察するとともにそれに関するクリアな音声も聴取できる。

以上のように、本実施形態の液晶表示モジュールは、音源ユニット３を液晶表示ユニット１の背面（後面）側に重ねて設置し、この音源ユニット３から発せられる音波を液晶表示ユニット１の前面側に導く導音路５をモジュール側面に形成したから、スピーカ装置を設けることに起因する液晶表示モジュール全体の面積の増加を可及的に小さく抑えることができる。その結果、本スピーカ装置付き液晶表示モジュールが搭載される例えば携帯電話機等の適用製品の小型薄型化が可能になる。

そして、圧電セラミック板３１の前面の全周縁とこれに対向するバックライトユニット２の光反射シート２５との間に円環スペーサ３３を介装して閉じた空間を囲繞形成し、圧電セラミック板３１の前面から発せられる音波を閉じ込める構成としたから、光反射シート２５の前記音波による共振が抑制され、その結果、液晶表示パネル１の表示不良の発生が回避されるともに、共振による光反射シート２５の帯電に起因する音声への雑音の混入が防止される。

また、圧電セラミック板３１の後面周縁とこれに対向する外装ケース底面４１との間に開口部３４１を有する欠円環スペーサ３４を介装し、圧電セラミック板３１の前、後両面から発せられる各音波を分離するとともに、欠円環スペーサ３４を設置した後面から発せられる有用な音波だけを選択的にスペーサ開口部３４１から導音路５を介してモジュール正面側へ放出させる構成としたから、液晶表示モジュール正面側において高度な品質の表示を観察しつつ雑音の無いクリアな音声を聴取することができる。

さらに、音源信号入力用フレキシブル配線基板３５の配線形成面とは反対側の後面を外装ケース４に向けて配置しているため、各配線３５２、３５３の接続端子３５２ａ、３５３ａ等の配線露出部が導電体の板金で形成された外装ケース４にリークするという不具合の発生が防止され、表示モジュールとしての信頼性が向上する。

加えて、導音路５を専用部材を用いずに外装ケース側板４２と液晶表示ユニット１及びバックライトユニット２の側端面とで囲繞することにより形成したから、部品点数の増加が抑制され、且つ、音源ユニット３を液晶表示ユニット１やバックライトユニット２と１個の外装ケース４内に収納して一体化したから、本液晶表示モジュールが搭載される機器における部品配置設計が極めて容易となると共にその実装組立て作業も簡略化されて製造工数の低減に寄与する。

次に、上記実施形態の変形例について、図４及び図５に基づき説明する。なお、上記実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の液晶表示モジュールは、図４に示されるように、一対の音源ユニット３、６を備えたステレオ音声方式の液晶表示モジュールである。すなわち、上記実施形態の液晶表示モジュールで設けられていた音源ユニット３に加えて、略同じ構成の音源ユニット６を、液晶表示モジュールの表示面の長手方向（画面左右方向）を二等分する中心線に関して左右対称に配置したものである。

この場合、一対の電極３２ａ、３２ｂが導通貼着された圧電セラミック板３１に対応させて同一構成の一対の電極６２ａ、６２ｂが導通貼着された圧電セラミック板６１が、円環スペーサ３３、欠円環スペーサ３４に対応させて同一構成の円環スペーサ６３、欠円環スペーサ６４が、それぞれ、前記中心線に対して線対称に配設されている。しかし、音源信号入力用フレキシブル配線基板については、それぞれに別個のものが設置されるのではなく、１個の共通のフレキシブル配線基板６５が設置されている。

これに伴い、外装ケース７では、一対の短手側板７２、７２にそれぞれ導音路を構成するための凸部７２１、７２１が左右対称に形成され、長手側板７３には上記実施形態と同様に、液晶表示ユニット１に対する制御信号入力用のフレキシブル配線基板１３と音源信号入力用フレキシブル配線基板６５をそれぞれケース７外に引き出すための各開口７３１、７３２が１個づつ設けられている。これにより、図５に示されるようにモジュール表示面の左右に一対の導音路８、９を備えたステレオ音声方式のスピーカ装置付き液晶表示モジュールが得られる。

以上のように構成された本変形例の平型液晶表示モジュールによれば、雑音が少なくクリアな音声を聴取可能なスピーカ装置と良質な表示画像を観察可能なディスプレイを備えると共に適用製品を小型薄型化することができるという上記実施形態と同様の効果に加えて、音声をステレオ方式でクリアに聴取できるという特段の効果が奏される。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態においては、外装ケース４、７が導電体の板金材を加工して形成されているが、これに限らず、外装ケースを絶縁樹脂材料を用いて成形加工してもよい。この場合、外装ケースが絶縁体となる為、音源信号入力用フレキシブル配線基板における絶縁ベースフィルムの非電極形成面（後面）をケースに対向させて配置しなくても音源信号がケースを介してリークする虞が解消されるという利点が得られる。

加えて、本発明は、バックライト付きの液晶表示モジュールに限らず、反射式液晶表示モジュール或いは有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやプラズマディスプレイ等の他の種々の平面型画像表示モジュールに広く適用できることは勿論である。

本発明の一実施形態としての液晶表示モジュールを示す斜視図である。 上記液晶表示モジュールを図１のII−II線で切断して示す模式的断面図である。 上記液晶表示モジュールの分解斜視図である。 上記液晶表示モジュールの変形例を示す分解斜視図である。 上記液晶表示モジュールの変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 液晶表示ユニット
１１ パネルケース
１１１ 表示窓
１２ 液晶表示パネル
１２１、１２２ ガラス基板
１３ フレキシブル配線基板
２ バックライトユニット
２１ 導光板
２２ ＬＥＤ
２４ 光学シート積層体
２５ 光反射シート
３、６ 音源ユニット
３１、６１ 圧電セラミック板
３２ａ、３２ｂ
６２ａ、６２ｂ 薄膜電極
３３、６３ 円環スペーサ
３４、６４ 欠円環スペーサ
３５、６５ 音源信号入力用フレキシブル配線基板
４、７ 外装ケース
４１ 底板
４１１ 凹部
４２ 側板
４２１ 凸部
５、８ 導音路

Claims (4)

1. 平型画像表示パネルと、
   前記平型画像表示パネルの表示の観察側とは反対側の背面側に設置され、印加電圧に応じて振動する圧電フィルムからなる圧電式音源素子と、
   前記画像表示パネルと前記圧電式音源素子を収納し、前記圧電式音源素子から発振される音波を表示の観察側に導く導音路を形成する外装ケースと、
   前記画像表示パネルの背面と該背面に対向する前記圧電フィルムの前面における全周縁との間に介装され、閉じられた空間を囲繞形成する第１のスペーサと、
   前記圧電フィルムの後面周縁と前記ケースとの間に介装され、囲繞形成した空間を前記導音路に連通させる切欠き部を備える第２のスペーサとを、
   有することを特徴とする平型画像表示モジュール。
2. 前記第１のスペーサ及び前記第２のスペーサが共に弾性体で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の平型画像表示モジュール。
3. 前記導音路が前記平型画像表示パネルの側面と前記外装ケースの対応する側壁により囲繞された空間により形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の平型画像表示モジュール。
4. 前記平型画像表示パネルが一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶表示パネルであり、該液晶表示パネルの背面に光を面状に照射する面発光バックライトを更に備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の平型画像表示モジュール。

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